JPH08128896A - 焦電型赤外線検出器 - Google Patents
焦電型赤外線検出器Info
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- JPH08128896A JPH08128896A JP29071694A JP29071694A JPH08128896A JP H08128896 A JPH08128896 A JP H08128896A JP 29071694 A JP29071694 A JP 29071694A JP 29071694 A JP29071694 A JP 29071694A JP H08128896 A JPH08128896 A JP H08128896A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度補償用電極に斜め方向から赤外光が入射
しても、クロストークによって受光用電極の出力に影響
が及ぼされることがない、高感度な焦電型赤外線検出器
を提供すること。 【構成】 焦電素材５に受光用電極７と温度補償用電極
８とを、それらの極性が互いに逆極性となるように接続
して設けた焦電型赤外線検出器において、前記温度補償
用電極８の厚みを受光用電極７のそれよりも大きくする
ことにより、温度補償用電極８の赤外線領域における光
の吸収係数を受光用電極７のそれよりも小さくしてい
る。
しても、クロストークによって受光用電極の出力に影響
が及ぼされることがない、高感度な焦電型赤外線検出器
を提供すること。 【構成】 焦電素材５に受光用電極７と温度補償用電極
８とを、それらの極性が互いに逆極性となるように接続
して設けた焦電型赤外線検出器において、前記温度補償
用電極８の厚みを受光用電極７のそれよりも大きくする
ことにより、温度補償用電極８の赤外線領域における光
の吸収係数を受光用電極７のそれよりも小さくしてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ガス分析計、放射温
度計、炎検出器、侵入者警報器などに組み込まれる焦電
型赤外線検出器に関し、特に、焦電素材に受光用電極と
温度補償用電極とを、それらの極性が互いに逆極性とな
るように接続して設けた温度補償機能を有する焦電型赤
外線検出器に関する。
度計、炎検出器、侵入者警報器などに組み込まれる焦電
型赤外線検出器に関し、特に、焦電素材に受光用電極と
温度補償用電極とを、それらの極性が互いに逆極性とな
るように接続して設けた温度補償機能を有する焦電型赤
外線検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記焦電型赤外線検出器として、例え
ば、実開昭５８−９３８３３号公報に開示されたものが
ある。すなわち、この公報に開示された焦電型赤外線検
出器は、図４に示すように、容器４１内に設けられた一
つの焦電素材４２の表面に一対の電極４３，４４を配置
し、一方の電極４３を受光用電極とし、他方の電極４４
を温度補償用電極とし、かつ、両電極を互いに逆極性と
なるように直列接続してなるとともに、受光用電極４３
にのみ外部から赤外光４５が入射するように、容器４１
の上部の受光用電極４３に対向する位置に、赤外線透過
性材料からなる窓材が設けられた赤外透過窓４６が設け
られ、温度補償用電極４４には、赤外光４５が入射しな
いように、遮光されている。
ば、実開昭５８−９３８３３号公報に開示されたものが
ある。すなわち、この公報に開示された焦電型赤外線検
出器は、図４に示すように、容器４１内に設けられた一
つの焦電素材４２の表面に一対の電極４３，４４を配置
し、一方の電極４３を受光用電極とし、他方の電極４４
を温度補償用電極とし、かつ、両電極を互いに逆極性と
なるように直列接続してなるとともに、受光用電極４３
にのみ外部から赤外光４５が入射するように、容器４１
の上部の受光用電極４３に対向する位置に、赤外線透過
性材料からなる窓材が設けられた赤外透過窓４６が設け
られ、温度補償用電極４４には、赤外光４５が入射しな
いように、遮光されている。
【０００３】このように構成された焦電型赤外線検出器
は、周囲温度の変化に対しても均衡を保ち、外乱に対し
ては検出器として出力することがない、つまり、周囲温
度の変化に影響されないといった優れた特性を有する。
は、周囲温度の変化に対しても均衡を保ち、外乱に対し
ては検出器として出力することがない、つまり、周囲温
度の変化に影響されないといった優れた特性を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように、温度補償用電極４４が遮光されるようにしてあ
っても、実際には、前記温度補償用電極４４に入射する
赤外光を完全に零にすることは困難である。すなわち、
図４に示すように、クロストークと称される斜めの赤外
光４７が受光用電極４３に対向するように設けられた赤
外透過窓４６を通過して、温度補償用電極４４に入射す
ることがある。そして、このクロストークした赤外光４
７の入射により、温度補償用電極４４から信号が出力さ
れ、この信号が受光用電極４３の出力の一部を相殺し、
結果的に、この種の焦電型赤外線検出器の感度が設計値
を下回るといった不都合があった。
ように、温度補償用電極４４が遮光されるようにしてあ
っても、実際には、前記温度補償用電極４４に入射する
赤外光を完全に零にすることは困難である。すなわち、
図４に示すように、クロストークと称される斜めの赤外
光４７が受光用電極４３に対向するように設けられた赤
外透過窓４６を通過して、温度補償用電極４４に入射す
ることがある。そして、このクロストークした赤外光４
７の入射により、温度補償用電極４４から信号が出力さ
れ、この信号が受光用電極４３の出力の一部を相殺し、
結果的に、この種の焦電型赤外線検出器の感度が設計値
を下回るといった不都合があった。
【０００５】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、温度補償用電極に斜め方向から赤外光が入射
しても、クロストークによって受光用電極の出力に影響
が及ぼされることがない、高感度な焦電型赤外線検出器
を提供することを目的としている。
たもので、温度補償用電極に斜め方向から赤外光が入射
しても、クロストークによって受光用電極の出力に影響
が及ぼされることがない、高感度な焦電型赤外線検出器
を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、焦電素材に受光用電極と温度補償用
電極とを、それらの極性が互いに逆極性となるように接
続して設けた焦電型赤外線検出器において、前記温度補
償用電極の厚みを受光用電極のそれよりも大きくするこ
とにより、温度補償用電極の赤外線領域における光の吸
収係数を受光用電極のそれよりも小さくしている。
め、この発明では、焦電素材に受光用電極と温度補償用
電極とを、それらの極性が互いに逆極性となるように接
続して設けた焦電型赤外線検出器において、前記温度補
償用電極の厚みを受光用電極のそれよりも大きくするこ
とにより、温度補償用電極の赤外線領域における光の吸
収係数を受光用電極のそれよりも小さくしている。
【０００７】
【作用】一般に、焦電型赤外線検出器においては、受光
部における電極の厚みと検出器感度との間には相関関係
がある。試みに、クロームからなる電極の厚みを１００
Åから１０００Åに変えた場合、検出器感度が１／２と
なった。このことから、温度補償用電極の厚みを受光用
電極のそれよりも大きくすることにより、温度補償用電
極の赤外線領域における光の吸収係数を受光用電極のそ
れよりも小さくすることができる。
部における電極の厚みと検出器感度との間には相関関係
がある。試みに、クロームからなる電極の厚みを１００
Åから１０００Åに変えた場合、検出器感度が１／２と
なった。このことから、温度補償用電極の厚みを受光用
電極のそれよりも大きくすることにより、温度補償用電
極の赤外線領域における光の吸収係数を受光用電極のそ
れよりも小さくすることができる。
【０００８】例えば、受光用電極の厚みを１００Åと
し、温度補償用電極のそれを１０００Åとすれば、クロ
ストークの影響を半減させることができる。つまり、温
度補償用電極に斜め方向から赤外光が入射しても、温度
補償用電極から信号がほとんど出力されず、したがっ
て、受光用電極の出力に影響が及ぼされることがなくな
り、高感度の焦電型赤外線検出器を得ることができる。
し、温度補償用電極のそれを１０００Åとすれば、クロ
ストークの影響を半減させることができる。つまり、温
度補償用電極に斜め方向から赤外光が入射しても、温度
補償用電極から信号がほとんど出力されず、したがっ
て、受光用電極の出力に影響が及ぼされることがなくな
り、高感度の焦電型赤外線検出器を得ることができる。
【０００９】
【実施例】図１（Ａ），（Ｂ）は、この発明の一実施例
に係る焦電型赤外線検出器の構成を概略的に示すもの
で、この図において、１は鉄やニッケルあるいはコバー
ルなど適宜の金属よりなる下部開放型の例えば円筒状の
ケースで、その上面には、偏倚して開口１ａが形成さ
れ、この開口１ａを閉塞するように、赤外線透過性材料
からなる窓材が設けられた赤外透過窓（以下、窓とい
う）２が形成されている。３はケース１の下部開口を封
鎖するステムである。
に係る焦電型赤外線検出器の構成を概略的に示すもの
で、この図において、１は鉄やニッケルあるいはコバー
ルなど適宜の金属よりなる下部開放型の例えば円筒状の
ケースで、その上面には、偏倚して開口１ａが形成さ
れ、この開口１ａを閉塞するように、赤外線透過性材料
からなる窓材が設けられた赤外透過窓（以下、窓とい
う）２が形成されている。３はケース１の下部開口を封
鎖するステムである。
【００１０】４は例えばセラミックよりなる回路基板
で、その上面にはＰＺＴ素子などの焦電部材５が適宜の
スペーサ６を介して保持されている。そして、焦電部材
５の上下両面に電極部を形成した二つの電極７，８が設
けられている。この電極７，８は、図２に示す等価回路
のように接続されている。すなわち、各電極７，８にお
いてはそれぞれ、焦電流Ｐｉ，Ｐｉ’の電荷発生源７
Ａ，８Ａと静電容量Ｃｐ，Ｃｐ’と絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒ
ｐ’とが並列接続され、これら２つの並列体が互いに逆
極性（出力の極性が互いに逆）となるように直列に接続
されている。そして、前記一方の電極７がインピーダン
ス変換用の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）９のゲート
に接続され、他方の電極８がアース端子１０に接続され
ている。なお、図１（Ａ）において、１１は焦電流を電
圧に変換し、かつ、電気的時定数を設定するためのゲー
トリーク抵抗、１２は電源供給用や信号取り出し用のリ
ードピンである。
で、その上面にはＰＺＴ素子などの焦電部材５が適宜の
スペーサ６を介して保持されている。そして、焦電部材
５の上下両面に電極部を形成した二つの電極７，８が設
けられている。この電極７，８は、図２に示す等価回路
のように接続されている。すなわち、各電極７，８にお
いてはそれぞれ、焦電流Ｐｉ，Ｐｉ’の電荷発生源７
Ａ，８Ａと静電容量Ｃｐ，Ｃｐ’と絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒ
ｐ’とが並列接続され、これら２つの並列体が互いに逆
極性（出力の極性が互いに逆）となるように直列に接続
されている。そして、前記一方の電極７がインピーダン
ス変換用の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）９のゲート
に接続され、他方の電極８がアース端子１０に接続され
ている。なお、図１（Ａ）において、１１は焦電流を電
圧に変換し、かつ、電気的時定数を設定するためのゲー
トリーク抵抗、１２は電源供給用や信号取り出し用のリ
ードピンである。
【００１１】そして、このデュアル素子タイプの焦電型
赤外線検出器においては、図１（Ｂ）に示すように、一
方の電極７のみが前記窓２に臨み、この窓２を経た赤外
光１３がこれに入射し、他方の電極８には赤外光が入射
しないように構成されている。つまり、電極８は遮光状
態となるように構成されている。なお、以下、電極７を
受光用（測定用）電極と言い、電極８を温度補償用電極
と言う。
赤外線検出器においては、図１（Ｂ）に示すように、一
方の電極７のみが前記窓２に臨み、この窓２を経た赤外
光１３がこれに入射し、他方の電極８には赤外光が入射
しないように構成されている。つまり、電極８は遮光状
態となるように構成されている。なお、以下、電極７を
受光用（測定用）電極と言い、電極８を温度補償用電極
と言う。
【００１２】ここまでの構成は、従来のデュアル素子タ
イプの焦電型赤外線検出器と変わるところがない。すな
わち、赤外光１３を受けた場合、焦電流ｐｉに基づく信
号が出力される。そして、周囲温度に変化が生じた場合
には、赤外光１３を受光したときと同様に、受光用電極
７および温度補償用電極８の温度が変化し、これによる
焦電流が受光用電極７および温度補償用電極８において
それぞれ発生するが、上述のように、受光用電極７と温
度補償用電極８とが互いに逆極性となるように直列接続
されているので、Ｐｉ＋Ｐｉ’＝０となり、周囲温度の
変化に対しても均衡を保ち、外乱に対しては検出器とし
て出力することがない。つまり、周囲温度の変化に影響
されないのである。
イプの焦電型赤外線検出器と変わるところがない。すな
わち、赤外光１３を受けた場合、焦電流ｐｉに基づく信
号が出力される。そして、周囲温度に変化が生じた場合
には、赤外光１３を受光したときと同様に、受光用電極
７および温度補償用電極８の温度が変化し、これによる
焦電流が受光用電極７および温度補償用電極８において
それぞれ発生するが、上述のように、受光用電極７と温
度補償用電極８とが互いに逆極性となるように直列接続
されているので、Ｐｉ＋Ｐｉ’＝０となり、周囲温度の
変化に対しても均衡を保ち、外乱に対しては検出器とし
て出力することがない。つまり、周囲温度の変化に影響
されないのである。
【００１３】この発明の焦電型赤外線検出器が、従来の
それと大きく異なるところは、温度補償用電極８の厚み
を受光用電極７のそれよりも大きくすることにより、温
度補償用電極８の赤外線領域における光の吸収係数を受
光用電極７のそれよりも小さくしたことである。すなわ
ち、Ｃｒ，Ｎｉ，ＡｌやＮｉ−Ｃｒなど金属を蒸着法や
スパッタリング法によって焦電素材１に被着して電極
７，８を形成する際、その厚みを異ならせるのである。
それと大きく異なるところは、温度補償用電極８の厚み
を受光用電極７のそれよりも大きくすることにより、温
度補償用電極８の赤外線領域における光の吸収係数を受
光用電極７のそれよりも小さくしたことである。すなわ
ち、Ｃｒ，Ｎｉ，ＡｌやＮｉ−Ｃｒなど金属を蒸着法や
スパッタリング法によって焦電素材１に被着して電極
７，８を形成する際、その厚みを異ならせるのである。
【００１４】例えば、受光用電極７の厚みを１００Åと
し、温度補償用電極８のそれを１０００Åとした場合、
温度補償用電極８の赤外線領域における反射率が受光用
電極７のそれに比べて、約２倍となる。つまり、温度補
償用電極８の赤外線領域における光の吸収係数が受光用
電極７のそれに比べて１／２となる。その結果、仮に、
温度補償用電極８にクロストークによって赤外光が入射
しても、この温度補償用電極８からは信号がほとんど出
力されない。したがって、受光用電極７の出力に影響が
及ぼされることがなくなり、この種の焦電型赤外線検出
器の感度が向上する。
し、温度補償用電極８のそれを１０００Åとした場合、
温度補償用電極８の赤外線領域における反射率が受光用
電極７のそれに比べて、約２倍となる。つまり、温度補
償用電極８の赤外線領域における光の吸収係数が受光用
電極７のそれに比べて１／２となる。その結果、仮に、
温度補償用電極８にクロストークによって赤外光が入射
しても、この温度補償用電極８からは信号がほとんど出
力されない。したがって、受光用電極７の出力に影響が
及ぼされることがなくなり、この種の焦電型赤外線検出
器の感度が向上する。
【００１５】上述の実施例においては、受光用電極７に
対向して臨む位置にのみ窓２を設けて、温度補償用電極
８を遮光状態となるようにしていたが、これに代えて、
図３に示すように、受光用電極７および温度補償用電極
８の双方に対向するように窓１４を形成し、この窓１４
の温度補償用電極８に対向する部分に適宜厚さの金属層
１５を形成し、温度補償用電極８に赤外光が入射しない
ようにしてあってもよい。
対向して臨む位置にのみ窓２を設けて、温度補償用電極
８を遮光状態となるようにしていたが、これに代えて、
図３に示すように、受光用電極７および温度補償用電極
８の双方に対向するように窓１４を形成し、この窓１４
の温度補償用電極８に対向する部分に適宜厚さの金属層
１５を形成し、温度補償用電極８に赤外光が入射しない
ようにしてあってもよい。
【００１６】また、上述の実施例においては、受光用電
極７と温度補償用電極８とが互いに逆極性となるように
直列接続されているが、これに代えて、両電極７，８を
逆極性となるように並列接続してもよい。
極７と温度補償用電極８とが互いに逆極性となるように
直列接続されているが、これに代えて、両電極７，８を
逆極性となるように並列接続してもよい。
【００１７】そして、上述の実施例においては、容器１
の中に一対の電極を設けたデュアルタイプであったが、
このデュアルタイプの素子を複数設けるようにしてもよ
いし、このデュアルタイプの素子と従来のデュアルタイ
プの素子とを組み合わせるようにしてもよい。
の中に一対の電極を設けたデュアルタイプであったが、
このデュアルタイプの素子を複数設けるようにしてもよ
いし、このデュアルタイプの素子と従来のデュアルタイ
プの素子とを組み合わせるようにしてもよい。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の焦電型
赤外線検出器においては、温度補償用電極の厚みを受光
用電極のそれよりも大きくすることにより、温度補償用
電極の赤外線領域における光の吸収係数を受光用電極の
それよりも小さくしているので、温度補償用電極に斜め
方向から赤外光が入射しても、この赤外光が温度補償用
電極で吸収されることがなく、温度補償用電極から信号
がほとんど出力されず、したがって、受光用電極の出力
に影響が及ぼされることがなくなり、高感度の焦電型赤
外線検出器を得ることができる。
赤外線検出器においては、温度補償用電極の厚みを受光
用電極のそれよりも大きくすることにより、温度補償用
電極の赤外線領域における光の吸収係数を受光用電極の
それよりも小さくしているので、温度補償用電極に斜め
方向から赤外光が入射しても、この赤外光が温度補償用
電極で吸収されることがなく、温度補償用電極から信号
がほとんど出力されず、したがって、受光用電極の出力
に影響が及ぼされることがなくなり、高感度の焦電型赤
外線検出器を得ることができる。
【図１】この発明の焦電型赤外線検出器の一例を示す図
で、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は平面図である。
で、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は平面図である。
【図２】前記焦電型赤外線検出器の等価回路図である。
【図３】この発明の他の実施例に係る焦電型赤外線検出
器の一部を破断して示す図である。
器の一部を破断して示す図である。
【図４】従来技術を説明するための図である。
５…焦電素材、７…受光用電極、８…温度補償用電極。
Claims (1)
- 【請求項１】 焦電素材に受光用電極と温度補償用電極
とを、それらの極性が互いに逆極性となるように接続し
て設けた焦電型赤外線検出器において、前記温度補償用
電極の厚みを受光用電極のそれよりも大きくすることに
より、温度補償用電極の赤外線領域における光の吸収係
数を受光用電極のそれよりも小さくしたことを特徴とす
る焦電型赤外線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29071694A JP3247813B2 (ja) | 1994-10-30 | 1994-10-30 | 焦電型赤外線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29071694A JP3247813B2 (ja) | 1994-10-30 | 1994-10-30 | 焦電型赤外線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08128896A true JPH08128896A (ja) | 1996-05-21 |
| JP3247813B2 JP3247813B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=17759602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29071694A Expired - Fee Related JP3247813B2 (ja) | 1994-10-30 | 1994-10-30 | 焦電型赤外線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3247813B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014190867A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Semitec Corp | 炎検知センサ及び立ち消え安全装置 |
| CN106441592A (zh) * | 2016-09-23 | 2017-02-22 | 厦门矿通科技有限公司 | 一种具有零点温度补偿的热释电传感器 |
| CN106932104A (zh) * | 2015-12-30 | 2017-07-07 | 上海新微技术研发中心有限公司 | 一种双元火焰探测传感器 |
| JP2018200246A (ja) * | 2017-05-29 | 2018-12-20 | ホーチキ株式会社 | 火炎検出装置 |
| WO2019053759A1 (ja) * | 2017-09-12 | 2019-03-21 | 株式会社芝浦電子 | 赤外線温度センサ |
| CN115394907A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-11-25 | 南京信息工程大学 | 一种基于具有中间绝热层重叠补偿结构的热释电探测器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2947432A4 (en) | 2013-01-21 | 2016-07-20 | Panasonic Ip Man Co Ltd | INFRARED DETECTION ELEMENT, INFRARED SENSOR, AND INFRARED GAS SENSOR |
-
1994
- 1994-10-30 JP JP29071694A patent/JP3247813B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014190867A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Semitec Corp | 炎検知センサ及び立ち消え安全装置 |
| CN106932104A (zh) * | 2015-12-30 | 2017-07-07 | 上海新微技术研发中心有限公司 | 一种双元火焰探测传感器 |
| CN106441592A (zh) * | 2016-09-23 | 2017-02-22 | 厦门矿通科技有限公司 | 一种具有零点温度补偿的热释电传感器 |
| JP2018200246A (ja) * | 2017-05-29 | 2018-12-20 | ホーチキ株式会社 | 火炎検出装置 |
| WO2019053759A1 (ja) * | 2017-09-12 | 2019-03-21 | 株式会社芝浦電子 | 赤外線温度センサ |
| JPWO2019053759A1 (ja) * | 2017-09-12 | 2019-11-07 | 株式会社芝浦電子 | 赤外線温度センサ |
| CN115394907A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-11-25 | 南京信息工程大学 | 一种基于具有中间绝热层重叠补偿结构的热释电探测器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3247813B2 (ja) | 2002-01-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071102 |
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| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |